A presença de vazios em laminados prejudica o desempenho estrutural dos compósitos. Em geral, os vazios afetam a resistência estática e a vida em fadiga dos laminados, principalmente, naqueles carregamentos em que a resistência é dominada pela matriz: cisalhamento interlaminar, compressão e flexão. Além disso, o tipo de sistema de resina utilizado nos laminados tem influência na forma e no tamanho dos vazios dos laminados e no estabelecimento dos parâmetros de fratura.Este trabalho visa estabelecer experimentalmente níveis máximos de aceitação de vazios que não sejam prejudiciais ao desempenho das funções dos compósitos e investigar a adequabilidade do critério de falha de Mar-Lin modificado na correlação de dados experimentais de resistência com o conteúdo de vazios. Uma metodologia de manufatura de laminados com alta porosidade foi desenvolvida. Sistemas de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida com conteúdo de vazios na faixa de 0 a 12% foram produzidos e os valores de atenuação no ultra-som, resistências ao cisalhamento interlaminar e à compressão foram medidos para cada tipo de material. Além disso, todos os compósitos poliméricos obtidos foram submetidos aos efeitos higrotérmicos em câmara de climatização e suas propriedades mecânicas também foram avaliadas. O critério de falha foi usado para correlacionar a resistência à fratura com a atenuação no ultra-som determinando parâmetros de fratura para todos os materiais e tipos de carregamento estudados. A análise microestrutural também foi utilizada para caracterizar a distribuição, a forma e localização dos vazios nos laminados de carbono/epóxi e carbono/bismaleimida.Os resultados mostram que o critério de falha utilizado apresenta boa concordância entre os dados experimentais para todos os materiais e carregamentos considerados. Assim, foi possível estabelecer um nível crítico de conteúdo de vazios para cada caso estudado.

O objetivo deste trabalho é o uso do método de Monte Carlo no estudo de processos de reticulação em polímeros. O método é aqui aplicado para simular a cura do 1,4 butanodiol diglicidil éter com anidrido cis 1,2 ciclohexanodicarboxílico, usando amina terciária como iniciador. O sistema é modelado numa rede quadrada bidimensional com condições de contorno rígidas (caso 1) ou condições de contorno periódicas (caso 2). Nós desenvolvemos um algoritmo computacional que simula a movimentação aleatória das moléculas e sua agregação. O algoritmo é codificado num programa em FORTRAN 77. Os parâmetros obtidos são a concentração das espécies em função do número de etapas computacionais e o grau de reação, bem como uma estimativa aproximada da dimensão fractal. Os resultados obtidos nos permitem compreender alguns aspectos cinéticos relacionados ao mecanismo de Matejka e algumas peculiaridades da agregação bidimensional. As limitações do modelo, bem como suas perspectivas e propostas de desenvolvimentos posteriores são discutidos. / The aim of this work is to use the Monte Carlo simulation method in order to study network formation processes in polymers. Here we apply this method to simulate the curing of 1,4 butanedioldiglicidyl ether with cis 1,2 cyclohexanedicarboxylic anhydride, using tertiary amine as initiator. The system is modeled in a two-dimensional square lattice with rigid boundary conditions (case 1) or periodic boundary conditions (case 2). We develop a computational algorithm that simulate the random movement of the molecules and its further aggregation. The algorithm was coded in FORTRAN 77 . The parameters obtained are the concentration of the species as a function of the number of computational steps and degree of reaction and a estimate of the fractal dimension of the aggregates. The results obtained permited us to understand some kinetical aspects related to Matejka mechanism and some peculiarities of a two-dimensional aggregation. The limitations of the model, as well as its perspectives and proposal of further developments are discussed.

[pt] O nanocompósito estudado com função de revestimento anticorrosivo é constituído de Epóxi Novolac Tipo II aditivado com grafeno, sintetizado através do processo de esfoliação/redução do grafite empregando microondas. O sistema epóxi utilizado é composto pelos componentes: A, baseado em bisfenol F e cargas inorgânicas, e o B, endurecedor baseado em um polímero aminado. A síntese do grafeno e sua aditivação no componente A, foram realizadas pelo CTNano - UFMG. O principal objetivo desta dissertação é o estudo da aplicabilidade do nanocompósito, onde o grafeno é utilizado como aditivo complementar em matriz polimérica (epóxi), como alternativa de maximizar a proteção anticorrosiva. Foram estudadas diferentes aditivações: CR (sem aditivo), e aditivadas (0.1 por cento e 0.5 por cento). O substrato utilizado foi o aço carbono 1020, cuja superfície foi preparada com jateamento abrasivo e em seguida revestida com uma pistola de ar comprimido e com solvente para auxiliar o processo. Para avaliar a eficiência destes revestimentos foram realizados ensaios de corrosão (Célula Atlas e Ensaios Cíclicos), teste de aderência (Pull Off), medida de espessura (MEV) e rugosidade do substrato através do rugosímetro analógico e microscopia óptica. Para a dispersão do grafeno foi adicionado diglidil éter de bisfenol A (DGEBA) como um diluente. Os resultados obtidos indicaram que o grafeno apresentava boa dispersão na matriz polimérica. Concentrações de grafeno acima de 0,1 por cento em massa levam à falha da proteção anticorrosiva. Este comportamento pode estar relacionado à presença de solvente residual ou DGEBA não reagido no sistema com grafeno, além de possível atuação de grafeno agregado como ponto de tensão. O mecanismo de adesão revestimento/substrato permaneceu inalterado para todas as aditivações estudadas. / [en] The studied nanocomposite with anticorrosive coating function is composed of Novolac Type II epoxy added with graphene, synthesized through the process of exfoliation / reduction of graphite using microwaves. The epoxy system used consists of the following components: A, based on bisphenol F and inorganic fillers, and B, hardener based on an amino polymer. The synthesis of graphene and its additivation in component A were performed by CTNano - UFMG. The main objective of this dissertation is the study of the applicability of the nanocomposite, where graphene is used as complementary additive in polymer matrix (epoxy), as an alternative to maximize anticorrosive protection. Different additives were studied: CR (without additive), and additives (0.1 percent and 0.5 percent). The substrate used was carbon steel 1020, the surface of which was prepared with abrasive blasting and then coated with a compressed air and solvent gun to aid the process. To evaluate the efficiency of these coatings were performed corrosion tests (Atlas Cell and Cyclic Tests), Pull Off test, thickness measurement (MEV) and roughness of the substrate through the analogous rugosimeter and optical microscopy. For the dispersion of graphene, diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) was added as a diluent. The results indicated that graphene showed good dispersion in the polymer matrix. Concentrations of graphene above 0.1 percent by mass lead to failure of the anticorrosive protection. This behavior may be related to the presence of residual solvent or unreacted DGEBA in the graphene system, in addition to the possibility of aggregated graphene as voltage point. The coating / substrate adhesion mechanism remained unchanged for all additives studied.

Orientador: Victor Ciro Solano Reynoso / Banca: Keizo Yukimitu / Banca: Raul Fernando Cuevas Rojas / Resumo: O presente trabalho visou a produção e o estudo das propriedades físicas de amostras de resina epóxi transparente dopadas com diferentes concentrações de nanocristais de sulfeto de cádmio (CdS). As técnicas de difração de raios-X, espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman e calorimetria diferencial de varredura (DSC) foram utilizadas para estudar as propriedades estruturais. Espectroscopias de refletância e de transmitância foram utilizadas para obter a dispersão do índice de refração e do coeficiente de extinção na região do UV-Vis para amostras dopadas com diferentes concentrações de CdS. A técnica do ângulo de Brewster foi também utilizada para determinar o índice de refração das diferentes amostras. Os valores dos índices de refração obtidos através das medidas de refletância e de transmitância na região do UV-Vis e da técnica do ângulo de Brewster foram comparados e os resultados mostraram que a técnica do ângulo de Brewster além de apresentar valores que conferem com a literatura apresentou valores com alta precisão. Foram realizadas medidas de birrefringência opticamente. Foram obtidos resultados da birrefringência fotoinduzida por um fóton para diferentes concentrações de CdS por amostra e para diferentes intensidades da luz de excitação. Os resultados foram quantificados utilizando alguns dos principais modelos teóricos, onde foi observado que a resina epóxi pura apresenta birrefringência fotoinduzida e a adição do CdS contribui para o aumento da birrefringência. / Abstract: The present work sought production and study of the physical properties of samples of transparent epoxy resin doped with different concentrations of structures of cadmium sulfide (CdS) nanocrystals. X-ray diffraction, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy e differential scanning calorimetry techniques were used to study their structural properties. Reflectance and transmittance spectroscopy were used to obtain of the refraction index and of the extinction coefficients dispersion in the UVVis region for doped samples with different concentrations of CdS. The Brewster angle technique also was used to determine the refraction index of the different samples. The refraction index values obtained using the reflectance and transmittance measurement in the UV-Vis region and Brewster angle technique were compared and the results showed that the Brewster angle technique besides presents values that check with the literature, presented values with high precision. Measurements of optically induced birefringence were accomplished. Were obtained results of the photo induced birefringence by a photon for different concentrations of CdS for sample and for different intensities of the excitement light. The results were quantified using some of the principal theoretical models, where was observed that the pure epoxy resin presents photo induced birefringence and the addition of the CdS contributes to the increase of the birefringence. / Mestre

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Banca: Devaney Ribeiro do Carmo / Banca: Patrícia Alexandre Antunes / Resumo: Esse trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades mecânicas e térmicas de compósitos reforçados com bagaço de cana-de-açúcar. Para a preparação das amostras estudadas o bagaço da cana-de-açúcar foi desmedulado e triturado até atingir um comprimento médio entre 106 e 212 μm. Estas fibras foram tratadas quimicamente com uma solução hidróxido de sódio (NaOH) 10% para, posteriormente, ser adicionado ao epóxi DGEBA/TETA em concentrações de 1, 3, 5, 7,5 e 10% em massa. Foi obtido um aumento de 26,12% no limite de resistência à tração (LRT) do compósito com a adição de 3% de fibras, permanecendo constante em porcentagens superiores. Do mesmo modo, o módulo de elasticidade (E) teve um aumento de 12,5%, e o Limite de Resistência à propagação de trincas (K1C) teve um pequeno decréscimo em relação ao polímero não modificado com a adição de 3% de fibra de cana-de-açúcar (5,6%), permanecendo-se constante em porcentagens superiores. Além disso, os dados obtidos mostram que as propriedades térmicas não foram alteradas com a adição de fibras ao sistema DGEBA/TETA. / Abstract: This work has as objective to evaluate the mechanical and thermal properties of composites reinforced with sugarcane bagasse. For the studied samples preparation the sugarcane bagasse was triturated until being an average lengh between 106 and 212 μm. This fibers were going treated chemically with a solution NaOH 10%, for, afterwards, be added to epoxy DGEBA/TETA in concentrations of 1, 3, 5, 7.5, 10% in mass. An increase of 26,12% in Tensile strength (LRT) with addition of 3% of fibers was obtained, remaining constant to the superior percentages. In the same way, the Modulus of elasticity (E) had an increase of 12,5% and Fracture toughness (K1C) had a small decrease regarding the polymeric not modified (5,6%) with the addition of 3% of sugarcane fiber, remaining constant to the superior percentages. Moreover, the obtained values show that the thermal properties were not changed with the fiber addition in the sistem DGEBA/TETA. / Mestre

O sistema aqui estudado é modelado para uma rede quadrada bidimensional com condições de contorno periódicas, e as moléculas , após serem aleatoriamente distribuídas nesta rede são movimentadas por translação/redefinição sendo o processo reticulação similar a agregação de clusters. Como tema deste trabalho tem-se o estudo da influência na dinâmica da agregação através dos mecanismos de cura aqui modelados. Para sua efetivação foram desenvolvidos quatro modelos através de diferentes mecanismos com os quais alguns aspectos de estrutura da cinética e dinâmica da agregação e dos agregados formados são comparados. Os resultados nos permitem inferir sobre o comportamento dos próprios mecanismo a coerência interna a cada um deles, bem como da especifidade da agregação em duas dimensões. / The aim Df this work is to use the Monte Carlo method in order to simulate a network formation processo Here we focus on the curing Df 1,4 - butanedioldiglicidyl ether with cis- 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride in presence Df the tertiary amine. The system is modeled in two dimensional square lattice with periodic boundary conditions, and the molecules, after the randon placement, are moved cluster-cluster aggregation. The aim Df this work aspects Df the aggregation acording is to in a way similar to a to study the dynamical the reaction mechanisms used in this simulation. Four differents simulations models are developed and studied with respect to structural, kinetic and dynamical aspects of the aggregation process and the behavior Df the aggregates.

O objetivo deste trabalho é o uso do método de Monte Carlo no estudo de processos de reticulação em polímeros. O método é aqui aplicado para simular a cura do 1,4 butanodiol diglicidil éter com anidrido cis 1,2 ciclohexanodicarboxílico, usando amina terciária como iniciador. O sistema é modelado numa rede quadrada bidimensional com condições de contorno rígidas (caso 1) ou condições de contorno periódicas (caso 2). Nós desenvolvemos um algoritmo computacional que simula a movimentação aleatória das moléculas e sua agregação. O algoritmo é codificado num programa em FORTRAN 77. Os parâmetros obtidos são a concentração das espécies em função do número de etapas computacionais e o grau de reação, bem como uma estimativa aproximada da dimensão fractal. Os resultados obtidos nos permitem compreender alguns aspectos cinéticos relacionados ao mecanismo de Matejka e algumas peculiaridades da agregação bidimensional. As limitações do modelo, bem como suas perspectivas e propostas de desenvolvimentos posteriores são discutidos. / The aim of this work is to use the Monte Carlo simulation method in order to study network formation processes in polymers. Here we apply this method to simulate the curing of 1,4 butanedioldiglicidyl ether with cis 1,2 cyclohexanedicarboxylic anhydride, using tertiary amine as initiator. The system is modeled in a two-dimensional square lattice with rigid boundary conditions (case 1) or periodic boundary conditions (case 2). We develop a computational algorithm that simulate the random movement of the molecules and its further aggregation. The algorithm was coded in FORTRAN 77 . The parameters obtained are the concentration of the species as a function of the number of computational steps and degree of reaction and a estimate of the fractal dimension of the aggregates. The results obtained permited us to understand some kinetical aspects related to Matejka mechanism and some peculiarities of a two-dimensional aggregation. The limitations of the model, as well as its perspectives and proposal of further developments are discussed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-19Bitstream added on 2014-06-13T19:32:44Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_fm_me_ilha.pdf: 653354 bytes, checksum: 02df88d00b7fb4617013dfd71a48398b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esse trabalho tem como objetivo avaliar as propriedades mecânicas e térmicas de compósitos reforçados com bagaço de cana-de-açúcar. Para a preparação das amostras estudadas o bagaço da cana-de-açúcar foi desmedulado e triturado até atingir um comprimento médio entre 106 e 212 μm. Estas fibras foram tratadas quimicamente com uma solução hidróxido de sódio (NaOH) 10% para, posteriormente, ser adicionado ao epóxi DGEBA/TETA em concentrações de 1, 3, 5, 7,5 e 10% em massa. Foi obtido um aumento de 26,12% no limite de resistência à tração (LRT) do compósito com a adição de 3% de fibras, permanecendo constante em porcentagens superiores. Do mesmo modo, o módulo de elasticidade (E) teve um aumento de 12,5%, e o Limite de Resistência à propagação de trincas (K1C) teve um pequeno decréscimo em relação ao polímero não modificado com a adição de 3% de fibra de cana-de-açúcar (5,6%), permanecendo-se constante em porcentagens superiores. Além disso, os dados obtidos mostram que as propriedades térmicas não foram alteradas com a adição de fibras ao sistema DGEBA/TETA. / This work has as objective to evaluate the mechanical and thermal properties of composites reinforced with sugarcane bagasse. For the studied samples preparation the sugarcane bagasse was triturated until being an average lengh between 106 and 212 μm. This fibers were going treated chemically with a solution NaOH 10%, for, afterwards, be added to epoxy DGEBA/TETA in concentrations of 1, 3, 5, 7.5, 10% in mass. An increase of 26,12% in Tensile strength (LRT) with addition of 3% of fibers was obtained, remaining constant to the superior percentages. In the same way, the Modulus of elasticity (E) had an increase of 12,5% and Fracture toughness (K1C) had a small decrease regarding the polymeric not modified (5,6%) with the addition of 3% of sugarcane fiber, remaining constant to the superior percentages. Moreover, the obtained values show that the thermal properties were not changed with the fiber addition in the sistem DGEBA/TETA.

O objetivo deste trabalho é o uso do método de Monte Carlo no estudo de processos de reticulação em polímeros. O método é aqui aplicado para simular a cura do 1,4 butanodiol diglicidil éter com anidrido cis 1,2 ciclohexanodicarboxílico, usando amina terciária como iniciador. O sistema é modelado numa rede quadrada bidimensional com condições de contorno rígidas (caso 1) ou condições de contorno periódicas (caso 2). Nós desenvolvemos um algoritmo computacional que simula a movimentação aleatória das moléculas e sua agregação. O algoritmo é codificado num programa em FORTRAN 77. Os parâmetros obtidos são a concentração das espécies em função do número de etapas computacionais e o grau de reação, bem como uma estimativa aproximada da dimensão fractal. Os resultados obtidos nos permitem compreender alguns aspectos cinéticos relacionados ao mecanismo de Matejka e algumas peculiaridades da agregação bidimensional. As limitações do modelo, bem como suas perspectivas e propostas de desenvolvimentos posteriores são discutidos. / The aim of this work is to use the Monte Carlo simulation method in order to study network formation processes in polymers. Here we apply this method to simulate the curing of 1,4 butanedioldiglicidyl ether with cis 1,2 cyclohexanedicarboxylic anhydride, using tertiary amine as initiator. The system is modeled in a two-dimensional square lattice with rigid boundary conditions (case 1) or periodic boundary conditions (case 2). We develop a computational algorithm that simulate the random movement of the molecules and its further aggregation. The algorithm was coded in FORTRAN 77 . The parameters obtained are the concentration of the species as a function of the number of computational steps and degree of reaction and a estimate of the fractal dimension of the aggregates. The results obtained permited us to understand some kinetical aspects related to Matejka mechanism and some peculiarities of a two-dimensional aggregation. The limitations of the model, as well as its perspectives and proposal of further developments are discussed.

O sistema aqui estudado é modelado para uma rede quadrada bidimensional com condições de contorno periódicas, e as moléculas , após serem aleatoriamente distribuídas nesta rede são movimentadas por translação/redefinição sendo o processo reticulação similar a agregação de clusters. Como tema deste trabalho tem-se o estudo da influência na dinâmica da agregação através dos mecanismos de cura aqui modelados. Para sua efetivação foram desenvolvidos quatro modelos através de diferentes mecanismos com os quais alguns aspectos de estrutura da cinética e dinâmica da agregação e dos agregados formados são comparados. Os resultados nos permitem inferir sobre o comportamento dos próprios mecanismo a coerência interna a cada um deles, bem como da especifidade da agregação em duas dimensões. / The aim Df this work is to use the Monte Carlo method in order to simulate a network formation processo Here we focus on the curing Df 1,4 - butanedioldiglicidyl ether with cis- 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride in presence Df the tertiary amine. The system is modeled in two dimensional square lattice with periodic boundary conditions, and the molecules, after the randon placement, are moved cluster-cluster aggregation. The aim Df this work aspects Df the aggregation acording is to in a way similar to a to study the dynamical the reaction mechanisms used in this simulation. Four differents simulations models are developed and studied with respect to structural, kinetic and dynamical aspects of the aggregation process and the behavior Df the aggregates.